Hücresel Solunum

Hücresel Solunum

• Hücresel solunum, nefes alıp vermek ile karıştırılmamalıdır.

Oksijenli solunum

Oksijenli solunum sırası ile;

1- Glikoliz

2- Krebs döngüsü

3- ETS (Elektron taşıma sistemi)

şeklinde üç aşamada gerçekleşir.

• Oksijenli solunum tepkimeleri enzim kontrolünde gerçekleştiğinden sıcaklık değişimlerinden etkilenir.

1.Glikoliz

• Glikoliz, enerji vermek amacı ile hücresel solunuma giren glikoz molekülünün tüm hücresel solunum türlerinde dahil olduğu aşamadır.
• Bu durum canlılarda ortak enzimlerin olabileceğini kanıtlar.
• Glikoliz tepkimelerinin başlangıcında 2 adet ATP tüketilir. Böylece glikoz aktifleştirilmiş olur.
• Glikolize giren glikoz molekülü tepkime sonucu 2 adet pirüvata (Pirüvik asite) ayrışır.
• Tepkimelerin devamında 6 karbona sahip glikoz 3 karbona sahip 2 adet pirüvata dönüşür.
• Glikoliz tepkimelerinde toplam 4 adet ATP üretilir.
• Başlangıçta 2 adet ATP harcandığından glikoliz sonucu 2 adet net ATP kazancı elde edilir.
• Ökaryotik hücrelerde glikoliz tepkimelerinde açığa çıkan hidrojen iyonları ETS’de ATP üretilmek üzere 2 adet NADH molekülüne bağlanır.

2.Krebs (Sitrik asit) döngüsü

• Glikoliz sonucu oluşan pirüvatlar mitokondri organeline giriş yapar.
• Pirüvat doğrudan Krebs döngüsüne dahil olamadığından öncelikle CO₂ kaybeder.
• Pirüvat daha sonra NAD⁺ molekülüne H vererek Asetil-CoA‘ya (Asetil koenzim A) dönüşür.
• Bu dönüşüm pirüvat oksidasyonu adını alır.

• Asetil-CoA, 4 karbonlu bir bileşik ile birleşerek 6 karbonlu bir bileşiğe dönüşür.
• 6 karbonlu bileşik sırası ile 5 ve 4 karbonlu bileşiğe dönüşür.
• Her bir karbon azalması esnasında açığa CO₂ molekülü çıkmaktadır.
• Oluşan her 4 karbonlu molekül Krebs döngüsüne tekrar katılır.
• Krebs döngüsü aynı anda iki koldan gerçekleştiğinden toplamda 2 adet ATP, 4 adet CO₂, 6 adet NADH ve 2 adet FADH₂ oluşur.
• Krebs döngüsünde oluşan NADH ve FADH₂ molekülleri ETS’de ATP üretimi için kullanılır.

3.ETS (Elektron Taşıma Sistemi)

• ETS, oksijenli solunumun ATP üretimi bakımından en verimli aşamasıdır.
• ETS prokaryotik hücrelerde hücre zarı kıvrımlarında, ökaryotik hücrelerde ise mitokondri kristasında gerçekleşir.
• Birçok ETS elemanı protein yapılıdır ve zar üzerinde dizilim gösterir.
• Glikoliz ve Krebs döngüsünde oluşan NADH ve FADH₂ moleküllerinden ayrılan hidrojen iyonlarının protonları mitokondri matriksinde kalırken, bu hidrojenlerin elektronları indirgenme ve yükseltgenme tepkimeleri ile oksijene kadar taşınır.
• Bu taşınım sırasında ATP üretilir.
• Son aşamada elektron elde etmiş oksijen atomu bir çift hidrojen ile birleşerek suyu oluşturur.
• ETS tepkimeleri esnasında açığa çıkan enerjinin bir kısmı ısı çeklinde ortama yayılır.

Besinlerin Solunuma Katılma Yolları

• Karbohidrat, lipit ve protein monomerleri enerji vermeleri amacı ile tüm canlılarda hücresel solunum tepkimelerine dahil olmaktadır.

Besinlerin Oksijenli Solunuma Katılma Yolları

• Organik besin monomerleri sahip oldukları karbon sayısına göre farklı aşamalarından oksijenli solunuma dahil olur.
• Karbohidrat molekülü olan glikoz oksijenli solunuma glikoliz aşamasının başında katılır.
• Lipit yapıtaşı olan yağ asitleri genel olarak oksijenli solunuma Asetil-CoA aşamasından dahil olur.
• Yine bir lipit yapıtaşı olan 3 karbonlu gliserol molekülü glikolizin ara basamaklarından oksijenli solunuma dahil olur.
• Proteinlerin yapıtaşı olan aminoasitlerin 2,3,4 ve 5 karbona sahip olan çeşitleri vardır.
• Aminoasitler oksijenli solunuma dahil olmadan önce amin gruplarını kaybederler.
• 2 karbonlu aminoasitler Asetil-CoA , 3 karbonlu aminoasitler pirüvat, 4 ve 5 karbonlu aminoasitler ise krebs döngüsünün farklı aşamalarından oksijenli solunuma dahil olurlar.
• CO₂, ATP ve H₂O oksijenli solunuma giren tüm organik besin monomerlerinin ortak ürünleridir.
• Diğerlerinden farklı olarak aminoasitlerin oksijenli solunuma girmesi sonucu açığa amonyak (NH₃) gibi azotlu bileşikler çıkmaktadır.

Fermantasyon

Fermente Ürünler ve İnsan Sağlığına Olan Faydaları

• Fermantasyon, bazı mantar veya bakteri türlerinin kullanıldığı enzimatik tepkimeler sonucunda üretilen yiyecek veya içecek ürünlerine fermente ürün adı verilir.
• Turşu, kefir, pastırma gibi ürünler fermente ürünlere örnektir.
• Fermente ürünler tüketilerek bağırsak florasında probiyotik mikroorganizmaların artışı sağlanır.
• Bağırsak florasındaki probiyotiklerin sindirim sistemi sağlığı ve genel vücut sağlığı üzerinde çok önemli faydaları olmaktadır.

Fermantasyon                                     

• Fermantasyon, glikoliz tepkimeleri sonrası sitoplazmada gerçekleşen ve ETS elemanlarının kullanılmadığı tepkimeler bütünüdür.
• Fermantasyon sayesinde NADH molekülü NAD⁺ molekülüne dönüştürülerek ATP üretiminin devamlılığı sağlanır.
• Son ürün türüne (Etil alkol veya Laktik asit) göre fermantasyon iki farklı şekilde gerçekleşir.
• Bu farklılığın nedeni kullanılan enzimin farklı olmasıdır.

1.Etil alkol fermantasyonu

• Hamur mayası, bitki tohumu etil alkol fermantasyonu gerçekleştirir.
• Etil alkol fermantasyonu iki aşamalı olarak gerçekleşir.
• Öncelikle glikoliz sonucunda oluşan pirüvat bir molekül CO₂ kaybederek asetaldehit molekülüne dönüşür.

• Hamur mayalanırken oluşan CO₂ gazı hamurun kabarmasını sağlar.
• Asetaldehit molekülü glikolizde oluşan NADH molekülünden hidrojen alarak indirgenir ve etil alkol molekülüne dönüşür.

2.Laktik asit fermantasyonu

• Laktik asit fermantasyonu yoğurt mayası, memeli çizgili kası ve olgun alyuvarında gözlemlenir.
• Glikoliz sonucu oluşan pirüvik asit molekülü NADH molekülünden hidrojen alarak indirgenir ve laktik asit molekülüne dönüşür.

• Laktik asit fermantasyonu esnasında CO₂ çıkışı gözlemlenmez.
• İnsanda yoğun kas faaliyeti esnasında çizgili kas hücrelerinin yeteri kadar oksijen alamaması esnasında ATP üretiminin devam edebilmesi için laktik asit fermantasyonu devreye girer. Bu sayede kasların daha verimli çalışması sağlanır.

Not: Etil alkol ve laktik asit organik yapılı moleküllerdir.

Enerji ve Metabolizma İlişkisi

• Beslenmenin temel amacı metabolizmanın devamı için gerekli olan enerjinin elde edilebilmesine kaynak sağlamaktır.
• Besin kaynaklarının dengeli miktarlarda alınması insan sağlığı için çok önemlidir.
• Besin kaynaklarının fazla alınması obeziteye neden olurken, yetersiz alınması çeşitli hastalıkların ortaya çıkmasına zemin hazırlamaktadır.

Besinlerden Elde Edilen Enerjinin Canlının Metabolik Süreçlerine Katkısı

• Fotosentez, kas çalışması, doku ve organ onarımı, sinirsel iletim gibi vücut faaliyetleri enerji varlığında gerçekleşebilir.
• Metabolik faaliyetlerin gerçekleşebilmesi için gerekli olan enerjinin elde edilebilmesi ancak enerji veren besinlerin karşılanması ile mümkün olabilir.
• Metabolizma, canlı yapısında gerçekleşen yapım ve yıkım olayları bütünüdür.
• Yapım olayları anabolizma olarak adlandırılır ve küçük yapıların birleştirilerek daha büyük yapıların elde edilmesidir. Protein sentezi, fotosentez yapım olaylarına örnek olarak verilebilir.
• Yıkım olayları katabolizma olarak adlandırılır ve büyük yapıların ayrıştırılarak daha küçük yapılara dönüştürülmesidir. Sindirim, hücresel solunum yıkım olaylarına örnek olarak verilebilir.

Farklı Besin Gruplarının Enerji Değerleri

• Canlılarda enerji ihtiyacı sürekli olarak devam etmektedir.
• Enerji, besinlerin dengeli ve yeterli miktarda alınması ve bu besin kaynaklarından üretilmesi sonucu elde edilebilir.
• Enerji veren besin maddelerinin kimyasal farklılıklarından dolayı enerji verme kapasiteleri farklılık göstermektedir.
• Örneğin yağ içeren besin maddesi aynı miktardaki protein veya karbohidrat içeren besin maddesinden yaklaşık iki kat daha fazla enerji vermektedir.
• Bu durumun nedeni yağların oransal olarak protein ve karbohidratlardan daha fazla C-H bağı içermesidir.
• Besinlerin enerji değerleri kalori birimi dikkate alınarak hesaplanır.
• 1000 kalori 1 kilokaloriye denk gelir.
• Gıda ambalajlarının üzerinde kilojul (kJ) değerleri yazılıdır.
• 1 kilokalori yaklaşık 4 jule eşittir.